Xem mẫu
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
CHƯƠNG 6
TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ: GIAO DIỆN VÀ MODEM
Sau khi đã mã hoá tín hiệu thành dạng mong muốn để truyền đi thì cần tiếp tục
nghiên cứu về quá trình truyền dẫn. Các thiết bị xử lý thông tin tạo ra dạng tín hiệu cần
thiết nhưng thông thường cần hỗ trợ để truyền tín hiệu này trong các kết nối thông tin,
tức là cần tạo ra giao diện.
Thực tế, các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau thường được kết nối nhau trong
mạng, tức là nhất thiết phải định nghĩa và thiết lập các chuẩn chung. Các đặc tính có liên
quan đến giao diện thường bao gồm các đặc tính về cơ (thí dụ dùng bao nhiêu dây để
truyền tín hiệu), các đặc tính về điện (thí dụ tần số, biên độ, và góc pha của tín hiệu) và
các đặc tính về chức năng. Các đặc tính này thường được mô tả trong nhiều chuẩn và nằm
trong lớp vật lý của mô hình OSI.
6.1 TRUYỀN DỮ LIỆU SỐ
Các phương thức truyền số liệu, như vẽ ở hình 6.
Data transmission
Parallel Serial
Synchronous Asynchronous
Hình 6.1
6.1.1Truyền song song
The eight bits are sent together
0
1
1
0
Sender 0
Receiver
0
1
0
Hình 6.2
Ưu điểm lớn nhất của phương thức này là tốc độ. Tuy nhiên, yếu tố hạn chế lớn
nhất là chi phí. Phương thức này cần n dây dẫn khi truyền n bit, như thế phương thức
này thường bị giới hạn trong cự ly gần, như hình 6.2.
6.1.2Truyền nối tiếp
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 106
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
The eight bits are sent
0 one after another 0
1 1
1 1
0 0 1 1 0 0 0 1 0 0
Sender Receiver
0 0
0 0
1 We need only 1
0 one line (wire) 0
Parallel/serial
Serial /parallel
converter
converter
Hình 6.3
Chỉ cần một kênh truyền, giảm giá thành và chi phí vận hành, bài toán chuyển
đổi nối tiếp/song song và song song/nối tiếp, như hình 6.3.
Có hai phương thức truyền nối tiếp chính: truyền đồng bộ và truyền không đồng bộ.
6.1.2.1 Truyền không đồng bộ (asynchronous transmission)
Trong phương thức này, ta truyền một bit start (0) tại đầu bản tin và một hay nhiều
stop bit (1) ở cuối bản tin. Có thể tồn tại khoảng trống giữa các byte
Không đồng bộ ở đây được hiểu là “không đồng bộ ở cấp độ byte, nhưng vẫn đồng
bộ ở từng bit, do chúng có thời khoảng giống nhau.
Direction of flow
Stop bit Data Start bit
1 11111011 0
Sender Receiver
01101 0 1 11111011 0 1 00010111 0 1 11
Gaps between
data units
Hình 6.4
Việc thêm vào các bit start và bit stop, cũng như khoảng trống làm cho quá
trình truyền có chậm hơn, tuy nhiên chi phí truyền thấp cùng tính hiệu quả cao làm cho
phương thức này là một chọn lựa tối ưu thí dụ trường hợp thông tin với tốc độ thấp, thí
dụ quá trình truyền dữ liệu giữa bàn phím và máy tính, theo đó người dùng chỉ gởi một
làm một ký tự, và thường để lại nhưng khoảng thời gian trống đáng kể giữa hai lần
truyền, vẽ ở hình 6.4.
6.1.2.2 Truyền nối tiếp đồng bộ
Trong phương thức này các dòng bit được tổ hợp thành những khung (frame) lớn
hơn với nhiều byte. Mỗi byte được đưa vào truyền không tồn tại khoảng trống. Máy thu
có nhiệm vụ nhóm các bit này lại.
Direction of flow
Sender 10100011 11111011 11110110 11110111 00010000 110 Receiver
Hình 6.5
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 107
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Trong quá trình truyền dạng này, yếu tố đồng bộ là rất quan trọng, quyết định
độ chính xác của quá trình.
Ưu điểm của phương thức này là tốc độ truyền, nên thường dùng trong các
phương thức truyền dẫn tốc độ cao như truyền dữ liệu giữa các máy tính. Byte tạo tín
hiệu đồng bộ thường được thực hiện trong lớp kết nối dữ liệu như vẽ ở hình 6.5.
6.2 GIAO DIỆN DTE-DCE
6.2.1 DTE (Data Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối dữ liệu là nguồn hoặc
đích của dữ liệu số.
6.2.2 DCE (Data Circuit-Terminating Equipment): Mạch đầu cuối dữ liệu là thiết bị
phát hay nhận dữ liệu ở dạng analog hay số qua mạng
DTE tạo ra dữ liệu và chuyển đến DCE, DCE chuyển tín hiệu này thành các dạng
thích hợp cho quá trình truyền. Khi đến nơi nhận thì thực hiện quá trình ngược lại, như
trong hình 6.6.
Network
DCE DCE
DTE DTE
Hình 6.6
6.2.3 Các Chuẩn:
EIA và ITU-T đã phát triển nhiều chuẩn cho giao diện DTE-DCE như trong hình 7.
EIA có các chuẩn: EIA-232, EIA-442, EIA-449, ... ITU-T phát triển các chuẩn V series và X
series.
DTE -DCE standards try to define the
mechanical , electrical , and functional
characteristics of the connection
between the DTE and the DCE
Network
DCE DCE
DTE DTE
Hình 6.7
6.2.4 Giao diện EIA-232
Chuẩn giao diện quan trọng của EIA là EIA-232 (trước đây gọi là RS-232) nhằm
định nghĩa các đặc tính về cơ, điện và chức năng của giao diện giữa DTE và DCE.
6.2.4 .1Các đặc tính về cơ
Chuẩn định nghĩa giao diện dùng cáp 25 sợi dùng các đầu nối DB-25 đực và cái, với
chiều dài không quá 15 mét (50 feet), ngoài chuẩn này còn cho phép thực hiện với DB-9
dùng cáp 9 sợi.
6.2.4 .2 Các đặc tính về điện
Định nghĩa mức điện áp và dạng tín hiệu được truyền trong giao tiếp DTE-DCE.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 108
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
6.2.4 .3 Gởi dữ liệu:
Dùng NRZ-L, với mức điện áp dương cho bit 0 và điện áp âm cho mức 1, như hình
6.8.
Volt
1 0 1 0
+15
Allowable area
+3
Underfined area
0 Time
-3 Underfined area
Allowable area
-15
NRZ-L encoding
Hình 6.8
6.2.4 .4 Điều khiển và định thời:
Các đăc tính về điện của EIA-232 định nghĩa tín hiệu OFF+3 volt
như hình 6.9. Về bit rate,chuẩn EIA-232 cho phép tốc độ tối đa là 20 Kbps, cho dù trong
thực tế thường lớn hơn.
Volt On
Allowable area
+3
Underfined area
0 Time
Underfined area
-3
Off Allowable area
Hình 6.9
6.2.4 .5 Các chức năng chính
Có hai dạng DB-25 trong hình 6.10 và DB-9 trong hình 6.11.
a. DB-25
Secondary
Received line received line
Transmitted Request to DCE signal Reserved signal
data send ready detector (testing) detector
Signal
Received Clear to ground Reserved Un- Secondary
Shield data send common (testing) assigned clear to
return send
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Secondary Secondary Local DTE Ring Transmitter
transmitted received loopback ready indicator signal
data data element
Received Remote loopback timing
Transmitter signal & (DTE-DCE)
Secondary
signal element request signal Data signal
element timing to send quality rate select
timing (DCE-DTE) detector Test mode
(DCE-DTE)
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 109
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Hình 6.10
b. DB-9
Hình 6.11
Thí dụ:
Trong hình 6.12, mô tả ứng dụng của EIA-232 trong quá trình truyền đồng bộ full-
duplex. Modem đóng vai trò DCE và DTE là máy tính. Quá trình này gồm 5 bước từ
chuẩn bị cho đến clearing. Truyền ở chế độ song công toàn phần, nên hệ modem/máy
tính đều có thể truyền /nhận tín hiệu, tuy nhiên theo EIA đề nghị xếp một hệ thống là bộ
chỉ thị (indicator) và bộ còn lại làm đáp ứng (responder)
DTE DTE
DCE DCE
Hình 12 ` `
1 1 1 1
Step 1: Preparation
7 7 7 7 Step 1: Preparation
20 20 20 20
Step 2: Readiness Step 2: Readiness
6 6 6 6
Carrier
4 4 8 8
Step 3: Set up Step 3: Set up
5 5 Carrier 4 4
5 5
8 8
Data
2 2 3 3
Step 4: Data transfer 24 24 Data 17 17 Step 4: Data transfer
3 3 2 2
17 17 24 24
Off Carrier off Off
4 4 8 8
Step 5: Clearing 5 Off 5 4 Off 4 Step 5: Clearing
Off Carrier off Off
5 5
8 8
Hình 6.12
PINS
1. Shield 2. Transmitted data
3. Received data 4. Request to send
5. Clear to send 6. DCE ready
7. Signal ground 20. DTE ready
8. Received line signal detector
17. Receiver signal element timing
24. Transmitter signal element timing
1. Bước 1: Cho thấy các bước chuẩn bị truyền của giao diện. Hai mạch nối đất, 1
(shield) và 7 (signal ground) được tác động giữa tổ hợp phát máy tính/modem (trái)
và tổ hợp thu máy tính/modem (trái).
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 110
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
2. Bước 2: Bảo đảm là 4 thiết bị đã sẵn sàng cho việc truyền dẫn. Đầu tiên, DTE
phát tác động chân 20 và gởi tín hiệu DTE ready đến DCE của mình . DCE trả lời
bằng cách tác động vào chân 6 và thông báo tín hiệu DCE ready , cho cả hai bộ thu
phát.
3. Bước 3: Set up các kết nối vật lý giữa modem phát và modem thu, bước này
được xem như mở On cho quá trình truyền và là bước đầu tác động vào mạng.
Đầu tiên, bộ DTE phát tác động chân 4 và gởi đến DCE của mình tín hiệu
request to send. DCE gởi tín hiệu carrier cho modem nhận (đang rảnh). Khi
modem thu nhận được tín hiệu carrier, thì tác động vào chân 8 (tín hiệu line signal
detector) của phần thu, báo cho máy tính biết là quá trình truyền sắp bắt đầu. Sau
khi truyền tín hiệu carrier xong, bộ DCE phát tác động chân 5, gởi đến DTE
của mình tín hiệu clear to send. Phần thu cũng vận hành theo các bước tương
tự.
4. Bước 4: Quá trình truyền dữ liệu. Máy tính khởi tạo việc chuyển dữ liệu của
mình đến modem qua chân 2, kèm theo xung đồng bộ của chân 24. Modem
chuyển tín hiệu số sang tín hiệu analog và gởi tín hiệu này vào mạng. Modem thu
nhận tín hiệu, chuyển trở lại thành tín hiệu số và chuyển dữ liệu đến máy tính
qua chân 3, có các xung đồng bộ từ chân 17. Máy thu hoạt động với các bước
tương tự.
5. Bước 5: Sau khi cả hai phía đã truyền xong, hai máy tính ngừng tác động mạch
request to send; các modem tắt các tín hiệu carrier, bộ received signal detector (do
không còn tín hiệu nữa để phát hiện) và mạch clear to send (bước 5).
Modem rỗng (Null modem): vẽ ở hình 6.13.
DTE DCE DCE DTE
Transmit 2 2 2 2 Transmit
Receive 3 3 3 3 Receive
Hình 13
a. DTEs connected throung DCEs
DTE DTE
Transmit 2 2 Transmit
Receive 3 3 Receive
b. DTEs connected directly
Hình 6.13
Giả sử khi ta truyền trực tiếp dữ liệu giữa hai máy tính trong cùng một tòa nhà ,
thì không cần có modem do quá trình truyền không cần chuyển đổi sang tín hiệu analog,
như dây điện thoại và không cần quá trình điều chế tín hiệu, tuy nhiên ta vẫn cần phải
thiết lập giao diện để thực hiện trao đổi thông tin (tính sẵn sàng, truyền dữ liệu, nhận
dữ liệu, ...) theo các chuẩn của cáp do EIA-232 DTE-DCE qui định. Cách làm là dùng
modem rỗng (null modem) (theo chuẩn EIA) tạo giao diện DTE-DTE không có DCE.Các
yêu cầu khác
Do trong giao diện EIA-232 DTE-DCE dùng cáp có đầu cái tại DTE và đầu đực ở
DCE, nên null modem phải có hai cọc nối đều là cái nhằm tương thích được EIA-232 DTE
port, là các cọc đực
Crossing connection: vẽ ở hình 6.14.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 111
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Hình 6.14
6.2.5 CÁC CHUẨN GIAO DIỆN KHÁC
Chuẩn EIA-232 giới hạn cự ly và dung lượng ở tốc độ truyền 20Kbps với cự ly 15
mét. Từ như cầu cần gia tăng tốc độ và cự ly, EIA và ITU-T đã đưa ra thêm các chuẩn:
EIA-449, EIA-530, và X.21.
6.2.5.1 EIA-449
Tiêu chuẩn cơ: DB-37 và DB-9 vẽ ở hình 6.15.
Hình 15 DB-37 receptacle DB-9 receptacle
DB-37 plug DB-9 plug
Hình 6.15
+Chức năng các chân
Pin Function Category Pin Function Category
1 Shield 20 Receive Common II
2 Signal rate error 21 Unassigned I
3 Unassigned 22 Send data I
4 Send data I 23 Send timing I
5 Send timing I 24 Receive data I
6 Receive data I 25 Request to send I
7 Request to send I 26 Receive timing I
8 Receive timing II 27 Clear to send I
9 Clear to send I 28 Terminal in service II
10 Local loopback II 29 Data mode I
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 112
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
11 Data mode I 30 Terminal ready I
12 Terminal ready I 31 Receive data I
13 Receive ready I 32 Select standby II
14 Remote loopback II 33 Signal quality
15 Incoming call 34 New signal II
16 Select frequency II 35 Terminal timing I
17 Terminal timing I 36 Standby indicator II
18 Test mode II 37 Send common II
19 Signal ground
Category I cho các chân
Category II cho các chân
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 113
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
+ Chức năng các chân của DB-9
Pin Function
1 Shield
2 Secondary receive ready
3 Secondary send ready
4 Secondary receive data
5 Signal ground
6 Receive common
7 Secondary request to send
8 Secondary clear to send
9 Send common
+ Các đặc tính về điện của RS-423 và RS-422
EIA-449 dùng hai chuẩn để định nghĩa các đặc tính về điện: RS-423 (Hình 16;cho
mạch không cân bằng) và RS-422 (Hình 6.17; dùng cho mạch cân bằng).
RS-423: Chế độ không cân bằng
Distance Data rate
40 ft 100Kbps
4000 ft 1Kbps
NRZ-L +6
Logic 0
+2
0
−2
Common return Logic 1
−6
Hình 6.16
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 114
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
RS-422: Chế độ cân bằng
Distance Data rate
40 ft 10Mbps
4000 ft 1Kbps
NRZ-L +6
Logic 0
+4
0
NRZ-L
−4
Common return Logic 1
−6
Hình 6.17
Triệt nhiễu trong chế độ cân bằng (hình 18)
(a)Original Signal (b) Original and complement (c)Noise and affecting both signals (d)Signal and noise
(e) After negation of second of signal (f) After adding (g) After rescaling
Hình 6.18
EIA-530
EIA-449 cung cấp các chức năng tốt hơn EIA-232, tuy nhiên lại cần dùng DB-37
trong khi công nghiệp lại chuộng DB-25. Nên phát triển chuẩn EIA-530 là chuẩn EIA-449
nhưng dùng DB-25.
Chức năng các chân của EIA-530 về cơ bản là giống EIA-449 (tra lại cho từng
trường hợp cụ thể).
X.21
Là chuẩn giao diện do ITU-T thiết kế nhằm giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong
giao diện EIA và hướng đến xu hướng thích hợp cho mọi dạng thông tin số.
Điều khiển dùng mạch số
Phần lớn mạch điện trong giao diện EIA thường được dùng cho kiểm tra (điều
khiển) Các mạch này rất cần thiết do các mạch chuẩn thường được thiết lập riêng biệt,
dùng các mức điện áp dương và âm. Tuy nhiên, nếu mã hóa các tín hiệu này theo dạng số
và dùng kỹ thuật truyền dẫn số thì có thể dùng chính đường dữ liệu để mang các thông tin
điều khiển dạng số này.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 115
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
X.21giải quyết bài toán này cho phép giao tiếp dùng ít chân hơn nhưng có khả năng
dùng được trong hệ thống thông tin số
X.21 được thiết kế để hoạt động với mạch cân bằng, tốc độ 64Kbps, và phối hợp
với nhiều chuẩn công nghiệp hiện tại.
Chức năng các chân
DB-15 (hình 6.19).
DB-15 receptacle Hình 19 DB-15 plug
Hình 6.19
6. Đồng bộ byte: dạng byte, không dùng từng bit, cải thiện tính năng đồng bộ.
Điều khiển và khởi tạo: dùng khởi tạo trong quá trình bắt tay (handshaking), hay
chấp thuận truyền.
Pin Function Pin Function
1 Shield 9 Transmit data or control
2 Transmit data or control 10 Control
3 Control 11 Receive data or control
4 Receive data or control 12 Indication
5 Indication 13 Signal element timing
6 Signal element timing 14 Byte timing
7 Byte timing 15 Reserved
8 Signal ground
6.3 MODEM
Modem = modulator/demodulator, vẽ ở hình 6.20.
Bộ điều chế số (modulator): Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu
dạng analog như ASK, FSK, PSK hay QAM.
Bộ giải điều chế (demodulator): Khôi phục từ tín hiệu analog sang
tín hiệu số.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 116
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Modulator Switching
Station
`
Demodulator
Modem
Telephone
Hình 20 network
Switching Modulator
Station
Demodulator `
Modem
Hình 6.20
Tốc độ truyền (tốc độ cao hay tốc độ thấp tùy thuộc số lượng bit
truyền mỗi giây (bps)
Băng thông: hoạt động với khổ sóng của dây điện thoại có khổ sóng chỉ là 3.000Hz,
hình 6.21.
User for data User for data
Hình 21
300 600 3000 3300
2400 Hz for data
3000 Hz for voice
Hình 6.21
Tốc độ modem: hoạt động với các phương thức ASK, FSK, PSK và
QAM với các tốc độ truyền theo bảng dưới đây:
7. ASK: Ta biết rằng khổ sóng dùng trong truyền dẫn ASK thì bằng tốc độ baud
của tín hiệu. Giả sử toàn kết nối được dùng cho một tín hiệu, dù là simplex hay
half-duplex, thì baud rate tối đa trong điều chế ASK bằng toàn khổ sóng dùng
trong truyền dẫn. Do khổ sóng hiệu dụng của đường điện thoại là 2400 Hz, baud
rate tối đa cũng là 2400 bps. Do baud rate và bit rate là giống nhau trong điều chế
ASK, nên bit rate tối đa cũng là 2400 bps như hình 6.22.
Max band rate = Max bit rate = 2400
600 fc 3000
Hình 6.22
Trường hợp truyền full duplex thì chỉ một nửa khổ sóng toàn thể là được dùng cho
mỗi chiều. Như thế, tốc độ tối đa của truyền dẫn ASK trong chế độ full-duplex là 1200
bps. Hình 6.23 minh họa quan hệ này, với nhận xét là ASK tuy có tốc độ bit tốt nhưng
hiện không được dùng trong modem vì nhiễu.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 117
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Max band rate = Max band rate =
Max bit rate= Max bit rate =
1200 1200
600 3000
Hình 6.23
8. FSK: Khổ sóng dùng trong truyền dẫn FSK thì bằng tốc độ baud của tín hiệu
cộng với độ lệch tần số. Giả sử toàn kết nối chỉ được dùng cho một tín hiệu, là
simplex hay half-duplex, thì tốc độ baud là bằng toàn băng thông của truyền dẫn
trừ cho độ lệch tần số. Do tốc độ baud và tốc độ bit là giống như trong FSK nên
tốc độ bit tối đa cũng là 2400 bps trừ cho độ lệch tần số (như hình 6.24).
Max band rate = Max bit rate = 2400 – (fc1 – f c0)
N/2 N/2 N/2 N/2
600 f C0 fC1 3000
Hình 6.24
Trường hợp full-duplex thì chỉ có nửa khổ sóng của kết nối được dùng trong mỗi
hướng truyền. Như thế, tốc độ lý thuyết lớn nhất của FSK trong trường hợp này là phân
nửa khổ sóng trừ đi độ lệch tần số, như vẽ ở hình 6.25.
For each direction
Max band rate = Max bit rate = (2400/2) (f c1 – f c0)
600 3000
fC0 fC1 fC0 fC1
( forward) ( forward) ( forward) ( forward)
Hình 6.25
9. PSK và QAM: Như đã biết thì khổ sóng tối thiểu cần cho PSK và QAM thì giống
trường hợp ASK, tuy nhiên tốc độ bit có thể lớn hơn tùy theo số bit được dùng để
biểu diễn mỗi đơn vị dữ liệu.
So sánh: bảng dưới đây tóm tắt về tốc độ bit tối đa trong dây xoắn đôi điện thoại,
khi dùng đường dẫn là bốn dây thì bit rate trong truờnghợp full-duplex sẽ tăng gấp đôi.
Trong trường hợp này thì hai dây được dùng gởi tín hiệu và hai dùng cho nhận, tức là khổ
sóng đã được nhân đôi.
Tốc độ bit rate lý thuyết của modem:
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 118
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Modulation Half-duplex Full-duplex
ASK 2.400 1.200
FSK
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
FSK
1 FDX
0 300 baud
3 300 bps 920 1110 1420 1875 2375
2-wire 600 1070 1270 2025 2225 3000
0 1 0 1
FSK
2 HDX
0 1200 baud
2 1200 bps 387 600 1200 2400 3000
2-wire
01
4-PSK
2 FDX
1 600 baud 10 00
1200 bps
2 2-wire
900 1500 2100 2700
600 1200 2400 3000 11
4-PSK
2 HDX/FDX 01 11
0 1200 baud
2400 bps
1 600 1200 1800 2400 3000
2/4-wire
00 10
8-PSK 011
2 FDX 010 001
0 1600 baud
4800 bps 110 000
8 600 1200 1800 2400 3000
4-wire 111 100
101
16QAM 0111 0110 0010 0001
2 FDX
0100 0101
0011
0000
0 2400 baud
9600 bps 1000
9 600 1800 3000 1100 1111 1001
4-wire
1101 1110 1010 1011
Hình 6.26
103/113 series: môt trong những kiểu được thương mại hóa đầu tiên, đây là
dạng hoạt động trên cơ sở full-duplex dùng điện thoại hai dây. Chế độ
truyền đồng bộ, dùng phương pháp điều chế FSK. Tần số là 1070 Hz = “0”
và 1270 Hz = “1”. Tần số trả lời là 2025 Hz = “0” và 2225 Hz = “1”. Tốc độ
dữ liệu là 300 bps. Series 113 là biến thể của series 103 có thêm một số đặc
tính thử nghiệm.
202 series: Hoạt động halfduplex dùng điện thoại hai dây. Phương thức
truyền dẫn không đồng bộ, dùng điều chế FSK. Do truyền ở half – duplex,
nên chỉ dùng một tần số truyền 1200 Hz = “0” và 2400 Hz = “1”.
Chú ý là trong những sêri này thì còn có một tần số truyền phụ hoạt động trên
tần số 387 Hz, dùng phương pháp điều chế ASK với tốc độ bit là 5 bps. Kênh này
được thiết bị thu dùng cho bên phát biết là đã kết nối và gởi đi bản tin yêu cầu ngừng
truyền (dạng điều khiển lưu lượng) hay yêu cầu gởi lại dữ liệu.
212 series: có hai tốc độ. Tốc độ tùy chọn thứ hai nhằm tương thích với
nhiều hệ thống khác. Hai tốc độ đều vận hành ở full – duplex dùng dây điện
thoại, tốc độ thấp, 300 bps dùng phương thức điều chế FSK để truyền
không đồng bộ, tương tự như của series 103/113. Tốc độ cao. 1200 bps, có
thể vận hành theo chế độ đồng bộ hay không đồng bộ và dùng phương pháp
điều chế 4-PSK. Dùng cùng tốc độ 1200 bps như của sêri 202 nhưng sêri 212
hoạt động ở full –duplex thay vì half duplex. Chú ý khi chuyển từ FSK sang
PSK, nhà thiết kế đã gia tăng đáng kể hiệu quả truyền dẫn. Trong 202, hai
tần số dươc dùng để gởi đi nhiều bit theo một chiều. Trong 212, hai tần số
biểu diễn hai chiều truyền khác nhau. Quá trình điều chế được thực hiện
bằng cách thay đổi pha trong các tần số này, tức là dịch bốn pha biểu diễn
hai bit.
201 series: hoạt động ở half hay full duplex dùng điện thoại bốn dây. Băng
thông tổng của hai dây điện thoại được dành cho một chiều truyền dẫn, như
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 120
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
thế với bốn dây thì có hai kênh truyền theo hai hướng, chỉ dùng một modem
cho một đầu. Truyền dẫn dùng chế độ đồng bộ, điều chế 4-PSK tức là chỉ
dùng một tần số cho việc truyền mỗi cặp dây. Việc chia hai hướng truyền
trong hai cặp dây cho phép mỗi chiều truyền dùng hết băng thông của dây.
Tức là, vớicùng một công nghệ, tốc độ bit là gấp đôi lên 2400 bps (hay 1200
baud) trong cả hai chế độ half và full –duplex (2400 bps vẫn chỉ là phân nửa
tốc độ dữ liệu lý thuyết trong phương pháp điều chế 4 –PSK trong hai dây
điện thoại).
208 series: hoạt động theo chế độ full –duplex dùng đường dây thuê (leased
line) 4 dây. Truyền đồng bộ, dùng điều chế 8 – PSK. Tương tự như trong
201, series 208 dùng full duplex thông qua việc tăng gấp đôi số dây dẫn, khác
biệt ở đây là phương thức điều chế dùng ba bit (8-PSK) cho phép tăng tốc
độ bit lên đến 4800 bps.
209 series: tương tự, dùng full –duplex, phương thức điều chế 16 –QAM ,
với bốn bit, cho phép nâng tốc độ lên đến 9600 bps.
Chuẩn của ITU-T
Ngày nay, hầu hết các modem thường gặp đều dùng tiêu chuẩn do IUT- T. Trong nội
dung này, ta chia thành 2 nhóm; nhóm tương thích với modem của Bell thí dụ như V.21
tương tự như 103 và nhóm các modem không giống, như vẽ ở bảng dưới đây:
So sánh tính tương thích giữa ITU-T/Bell:
ITU-T Bell Baud rate Bit rate Modulation
V.21 103 300 300 FSK
V.22 212 600 1200 4-PSK
V.23 102 1200 1200 FSK
V.26 201 1200 2400 4-PSK
V.27 208 1600 4800 8-PSK
V.29 209 2400 9600 16-QAM
Nhóm các modem không tương đượng vớimodem Bell được mô tả phần dưới đây và
vẽ ở hình 6.27.
V.22 bis: là thế hệ thứ hai của V.22, dùng hai tốc độ, 1200 bps hay 2400 bps,
tùy theo tốc độ cần của DCE để phát và nhận
Trong chế độ 1200 bps, V.22 bis dùng 4-DPSK (dibit) vớitốc đô truyền 600 baud,
DPSK là differential phase shift keying, tức là các bit pattern định nghĩa sự thay đổi của dóc
pha như sau: [ 00 thay đổi 900.; 01 thay đổi 00; 10 thay đổi 1800 ; 11 thay đổi 2700 ].
Trong chế độ 2400 bps, V.22 bis dùng 16-QAM.
V.32,V.32 bis, V.32 terbo, V.33, V.34.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 121
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
V.22bis
4-DPSK, 16 QAM Two speed :1200
FDX bps using 4-DPSK
600 baud or 2400 bps using
1200/2400bps 900 1500 2100 2700 16 QAM
2-wire 600 1200 2400 3000
V.32 32 QAM (trellis) 32-QAM allows
FDX(pseudoduplex ) five bit per baud :
2400 baud four data bit plus
9600 bps one redundant bit
2-wire 600 1800 3000
V.32bis The first modem
64-QAM
FDX standard with a
2400 baud data rate of 14,400
14,400 bps bps
4-wire 600 1800 3000
V.32terbo 256-QAM
FDX
2400baud
19,200 bps
4-wire 600 1800 3000
V.33 256-QAM 128-QAM allows 7
FDX bit per baud:6 data
2400baud bits plus one
14,400 bps redundant bit
600 1800 3000
4-wire
V.34 Standard speed :
4096 -QAM 28,800bps, but
FDX with data
2400baud compression can
28,800 bps 600 1800 3000 achieve speeds up
4-wire to times that rate
Hình 6.27
Modem thông minh
Mục đích của modem là điều chế và giải điều chế. Các modem ngày nay được gọi là
modem thông minh khi có chứa phần mềm hỗ trợ các chức năng phụ như tự động trả lời
hay gọi máy (dialing), hiện đang phát triển rất mạnh với nhiều phương thức hoạt động
khác nhau.
MODEM 56K
Modems truyền thống: giới hạn ở 33,6 Kbps theo Shannon.
Quantization limits
the rate from A to B
A Modulation limits
the rate from A to B
PCM
Modulator
Switching Station
` Demodulator
Internet
Modem Local loop PCM
Telephone
network
B
Internet
Modulator
PCM
Switching Station Demodulator `
PCM Local loop Modem
Quantization limits
the rate from A to B
Hình 6.28
Modem 56K: dùng cơ chế không đối xứng, download với tốc độ 56Kbps và upload
với tốc độ 33.6Kbps.
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 122
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
Quantization limits
the rate from A to B
A
PCM
Modulator
Switching Station
`
Demodulator
Internet
Modem Local loop PCM
Telephone
network
Internet Digital link
Internet
Provider
Hình 6.29
MODEM CÁP
Dùng phối hợp với hệ thống truyền hình cáp.
TV cable
Splitter Cable box Network
card
`
Hình 6.30
TỪ KHÓA VÀ Ý NIỆM
10. 56K Modem
11. Hayes compatible modem
12. Asynchronous transmission
13. Intelligent modem
14. Bell modems
15. Interface
16. Cable modem
17. Link access procedure for modem (LAPM)
18. Data circuit-terminating eqipment (DCE)
19. Data termainal equipment (DTE)
20. Modem
21. DB-9, DB-15, DB- 25, DB-37
22. Modulation - demodulation
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 123
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
23. Modulator -demodulator
24. Null modem
25. Chuẩn RS-422, RS-423
26. Differential phase shift keying (DPSK)
27. Serial transmission
28. Synchronous transmission
29. Trellis-coded modulation
30. Downloading, uploading
31. Start bit, stop bit
32. EIA-232, EIA-449, EIA 530
33. Vseries, V.21, V.22, V. 22bis, V.32, V.32 bis, V.34, V.42, V.42bis, X.21
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 124
- Bài giảng: Truyền số liệu Chương 6: Truyền dữ liệu số: Giao diện và
Modem
TÓM TẮT
Dữ liệu có thể truyền theo chế độ song song hay nối tiếp
Trong chế độ truyền song song, nhóm các bit được truyền đồng thời,
với mỗi bit trên một đường riêng biệt
Trong chế độ nối tiếp, các bit được truyền tuần tự trên một dây
Chế độ nối tiếp có hai phương thức truyền đồng bộ và không đồng
bộ
Trong phương thức truyền không đồng bộ, mỗi byte (tám bit) được
đóng khung dùng một start bit và một stop bit. Có một khoảng trống
có độ dài thay đổi giữa các byte.
Trong phương thức truyền đồng bộ, các bit được truyền theo dòng
liên tục không có bit start và bit stop và các khoảng trống giữa các
byte. Máy thu có nhiệm vụ nhóm lại các bit thành có byte có ý nghĩa.
DTE: (Data terminal equipment) Thiết bị đầu cuối: là nguồn hay đích
của dữ liệu số nhị phần
DCE (Data-circuit equipment) Mạch đầu cuối: nhận tín hiệu từ DTE
và chuyển thành dạng thích hợp cho quá trình truyền trên mạng.
Mạch này cũng thực hiện quá trình chuyển đổi ngược lại.
Giao diện DTE-DCE được định nghĩa bởi các đặc tính về cơ, điện và
chức năng
Chuẩn EIA-232 là chuẩn được dùng nhiều trong giao diện DTE-DCE
gồm cọc nối 25 chân (DB-25), vớicác chức năng đặc thù cho mỗi
chân. Các chức năng này có thể là ground, data, timing, dự phòng và
chưa đặt tên.
Chuẩn EIA-449 cung cấp tốc độ truyền dữ liệu tốt và cự ly xa hơn
chuẩn EIA-232
Chuẩn EIA-449 định nghĩa các cọc 37chân (DB-37) được dùng cho
kênh sơ cấp, kênh thứ cấp dùng cọc nối 9-chân.
DB-37 chia thành hai hạng mục, Category I (các chân tương thích
vớiEIA-232) và Category II ( các chân mới không tương thích được
vớiEIA-232)
Các đặc trưng về điện của EIA-449 được định nghĩa bởi các chuẩn
RS-423 và RS-422.
RS-422 là mạch cân bằng dùng hai dây để truyền tín hiệu. Suy giảm
tín hiệu do nhiễu trong RS-422 ít hơn so với RS-423.
X.21 giảm bớt số chân điều khiển trong giao diện nhờ truyền thông
tin điều khiển trong các chân dữ liệu.
Modem rỗng nhằm kết nối hai DTE tương thích không cần mạng hay
điều chế
Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang 125
nguon tai.lieu . vn
